WO1999043607A1 - Verfahren zum sterilisieren von verpackungen - Google Patents

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WO1999043607A1
WO1999043607A1 PCT/EP1998/006738 EP9806738W WO9943607A1 WO 1999043607 A1 WO1999043607 A1 WO 1999043607A1 EP 9806738 W EP9806738 W EP 9806738W WO 9943607 A1 WO9943607 A1 WO 9943607A1
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WO
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sterilizing agent
air
sterilized
mist
temperature
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PCT/EP1998/006738
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Inventor
Peter VÖGELE
Original Assignee
Tetra Laval Holdings & Finance S.A.
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/16—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/22—Phase substances, e.g. smokes, aerosols or sprayed or atomised substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61L2/18—Liquid substances or solutions comprising solids or dissolved gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B55/00—Preserving, protecting or purifying packages or package contents in association with packaging
    • B65B55/02—Sterilising, e.g. of complete packages
    • B65B55/04—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging
    • B65B55/10—Sterilising wrappers or receptacles prior to, or during, packaging by liquids or gases

Definitions

  • the invention relates to a method for sterilizing packaging parts with a liquid sterilizing agent containing peracetic acid in a concentration of 0.1% to 1.5%, which wets the surfaces to be sterilized, kills the bacterial spores and then removes them.
  • the known method is disadvantageously too lengthy. If you want to let the bottles filled with oxonia circulate in a machine for 3 minutes, large machines are necessary, which are correspondingly expensive. Increasing the temperature cannot shorten the effective time, because on the one hand oxonia becomes unstable at temperatures above 60 ° C and on the other hand the areas of use are severely restricted.
  • the well-known PET bottles represent a large market for sterilization and filling machines. PET bottles 2 deform with a disadvantage at a temperature of over 65 ° C.
  • chemicals migrate from the sterilizing agent into the plastic of the packaging without these chemicals being able to be completely removed by rinsing. Rather, after filling, some of these chemicals even migrate into the contents.
  • the known sterilization process with oxonia was carried out at low temperature and the other known sterilization process with hydrogen peroxide was also adopted.
  • a disadvantage is the need for a highly concentrated agent, namely 35% hydrogen peroxide, which is also atomized into air heated to about 160 ° C.
  • the bottles to be sterilized have been heated to approximately 80 ° C. and the correspondingly more heated gases on the container surfaces have been condensed, so that the walls to be sterilized are again exposed to liquid, in order to thereby kill the bacterial spores.
  • the peroxide had to be evaporated by hot air drying in several stations with further great expenditure of energy until the evaporated peroxide was removed from the sterilized container in the last drying stations.
  • the invention is therefore based on the object of providing a new sterilization method with the features mentioned at the outset, with which the packaging parts can be sterilized in less than 2 minutes and, if possible, with little heating of the packaging parts, preferably by less than 10 ° C.
  • the sterilizing agent is atomized into an air stream, the mist is heated to a temperature between 25 ° C and 80 ° C by heating and with the air carrier in the gas phase to the sterilized to about 10 ° C to 30 ° C surface is inflated so that the condensable components of the gas condense on these surfaces.
  • the sterilization agent which Peressigsä 'acid in a concentration of 0.1% to 1.5% includes, is liquid and is preferably üht using a single-fluid nozzle in a stream of air into gespr so that the liquid sterilant dispersed into a mist, so here spoken of "fogging" 3 will.
  • the air stream now carries the mist, ie the finely divided liquid of the sterilizing agent, so that a mixture of air and sterilizing agent is transported.
  • the mist in this stream is heated to the aforementioned temperature between 25 ° C. and 80 ° C. by supplying heat, preferably in a heat exchanger, so that the mist evaporates.
  • the entire stream, ie the mixture described, is now in the gas phase.
  • This stream of the mist with the air carrier is then inflated onto the surface of the packaging part to be sterilized.
  • the temperature of the flowing gas mixture is selected so that the condensable components of the gas inflated onto the packaging part condense, because these surfaces to be sterilized are at a temperature of only 10 ° C. to 30 ° C.
  • the peracetic acid is present in the sterilizing agent in a concentration of 0.2% to 0.3%. Due to the low concentration of the chemicals contained in the sterilizing agent is an approximately existing migration in Kunststoffoberflä 'chen slowed considerably, so that a claroberflä 'chen slowed considerably, so that a clarverf älschung is not to be feared by residues from sterilized according to the invention method ate packaging. Nevertheless, at the relatively low temperatures given here, 99.99% of bacterial spores are killed.
  • the sterilizing agent is fed to the air stream in an amount of 10-100 liters per hour, preferably in an amount of 55 liters per hour.
  • the sterilizing agent makes it possible, at the specified temperatures, for example from the range from 25 ° C. to 80 ° C., to obtain a quasi saturation of the air flow, with the result that when the gas mixture hits the surfaces to be sterilized, it is immediately present this condensation takes place, which leads to the wetting of the surfaces with the liquid sterilizing agent and thus ensures the destruction. 4
  • P3-oxonia is used actively as a sterilizing agent in a concentration of 3% to 10%, preferably 6%.
  • the dilution is achieved by adding demineralized water to the commercial product oxonia active. Due to the low concentration of the sterilizing agent, you only need smaller amounts than you would have expected. This has the further advantage that the side effects of the sterilization process become cheaper because, for example, less malodorous agents have to be used. Due to the low concentration of oxonia enclosure, drying takes less time and / or less heat or air than would be expected with known processes. A further advantage can be seen in the fact that the sterilizing agent does not have to be dried at all in the process according to the invention. Only one rinse is provided to remove the chemicals.
  • the method can be carried out particularly advantageously if, according to the invention, the air flows continuously. Air is used as a carrier for applying the sterilizing agent to the surfaces to be sterilized. After passing through a sterile filter, this can be brought easily and inexpensively into a continuous stream, which is then mixed with the liquid sterilizing agent when the method is started.
  • the air flow has a throughput of 100 to 600 m 3 per hour, preferably 350 to 450 m 3 per hour and very particularly preferably a throughput of about 360 m 3 per hour.
  • the temperature of the air stream initially carrying the room temperature and carrying the mist after it has warmed up is in the range between 50 ° C. and 70 ° C.
  • the energy-saving loading of a plant for carrying out the sterilization process according to the invention can be seen if it is taken into account that the air flow is initially at room temperature.
  • the mist he carries are evaporated in the temperature range mentioned, so that then the 5
  • Gas phase in the gas mixture i.e. results in the flow.
  • the packaging part to be sterilized can be warmed only by, for example, 2 ° C. from its original temperature, for example room temperature, if the method according to the invention is used favorably.
  • the air stream carrying the mist is inflated onto the surface to be sterilized within a period of 5 seconds to 20 seconds, preferably for about 10 seconds.
  • This air flow which is the gas mixture described above, in which the liquid sterilizing agent is located after the vaporization of the mist, does not act for 2 to 3 minutes, but only for up to 20 seconds on the surface of the packaging part to be sterilized.
  • the packaging part is a hollow body, is blown into the interior of the mist carrying air flow against gravity.
  • the stream with the gas mixture air / vaporized sterilizing agent is blown in with a vertical component from bottom to top through the opening of a hollow body.
  • the sterilizing agent represents the condensable constituents, condenses immediately after impact on the inner surface of the hollow body and forms a liquid film that wets the surface to be sterilized. This liquid wets the surface and the excess drips down out of the insertion opening in the direction of gravity.
  • no large amount of liquid accumulates, so that a short rinsing time with demineralized water is sufficient to remove any chemicals.
  • the sterilization chamber can be charged with cold sterile air, for example sterile air at room temperature, preferably at 10 ° C., in a machine for carrying out the method according to the invention. Then you get cooling of the packaging part to be sterilized and thus good condensation at the dew point.
  • cold sterile air makes you independent of the ambient temperature. Even if the packs to be sterilized initially have temperatures of up to 30 ° C. in summer or in a warm country, their temperature is lowered by the aforementioned exposure to cold sterile air. The condensation effect can increase considerably due to this small additional effort.
  • the air containing the oxonia actively is transported to the packaging to be sterilized, the sterilization room in the filling machine considered in this test being kept at a temperature below the dew point.
  • the idea was used to apply cold sterile air to the sterilization chamber in order to always get good condensation at the dew point.
  • the packages with a temperature below the dew point (preferably ambient temperature) were fed into the sterilization chamber, the opening of the package being arranged at the bottom.
  • the air containing the liquid oxonia was blown into the hollow body of the packaging via thin injection tubes.
  • the oxonia section condensed on the cold packaging surfaces both on the inside and on the outside. This was done in one treatment time, the treatment being comparable to that for film condensation.
  • the concentration of oxonia in the condensation film is about the same as that of the solution used to atomize into the air.
  • This drawing shows a highly schematic representation of a system for sterilizing PET bottles, the opening (bottle neck) below and the bottom of which is arranged such that the gas mixture can be blown into the interior of the bottle from the bottom up.
  • a compressor 1 air at room temperature, after it has been supplied via the valve 2, is brought to a pressure of approximately 0.4 bar and, after passing through a sterile air filter 3, is pressed into the main pipe 4.
  • This has a manifold 5, on the outside of which a nebulization nozzle 6 is attached.
  • the nozzle 6 is connected via a feed line 7 to a stationary pressure tank 8.
  • a liquid sterilizing agent 9 under a pressure of 3 bar. If necessary, new sterilizing agent 9 can be introduced into the tank 8 via the valve 10. 8th
  • the main pipe 4 for guiding the air flow runs vertically downward under the above-mentioned upper elbow 5 in the pipe section 11 and through a heat exchanger 12, in order then to be fed via the gas line 13 to the distributor space 14 of a filling machine, generally designated 15.
  • the heat exchanger 12 is also fixed in place and in this embodiment is heated with water vapor via the valve 16.
  • the heating medium is emptied via the condensate trap 17.
  • mist 18th Under the Vemebelungsdü 's 6 are in' the invisible airflow fogged remplisstechnikstr ⁇ 'suppositories indicated in the form of mist 18th These droplets are shown smaller and fewer in the area of the heat exchanger 12 in the direction of flow of the air downwards. In other words, the mist 18 carried by the air flow is evaporated in the heat exchanger 12. An almost pure gas mixture is thus transported in the gas line 13 in the direction of the arrow 19.
  • the packaging 22 is a PET bottle, the opening 23 of which is inserted at the bottom through the opening of the turntable 21. Through this opening 23, the insertion tube 24 is guided into the interior of the PET bottle 22 and ends there approximately at the upper end of the lower third.
  • the arrows 25 illustrate the gas mixture emerging from the insertion tube 24 into the interior of the PET bottle 22.
  • the dashed line 26 along the inner surface of the PET bottle represents the liquid film of the liquid sterilizing agent condensed from the gas phase. In a manner not shown, it can drip downward past the insertion tube 24 through the opening 23 and be collected there by means not shown become.
  • a 6% solution P3-oxonia is actively kept under 3 bar in the pressure tank 8 or through the atomizing nozzle 6 in the air flow with a throughput of 360 m 3 per hour with a quantity of 55 Liters sprayed in per hour.
  • the evaporation of the mist 18 in the heat exchanger 12 heated by water vapor means that the temperature of the flowing gas mixture in the gas line 13 is 70 ° C.
  • This gas is inflated via the insertion tube 24 onto the inner surface of the PET bottle 22, which is approximately at room temperature, in accordance with the arrows 25 9 there and forms the condensate film 26.
  • These condensable portions of the gas are predominantly water, peroxide and peracetic acid.
  • about 25 liters of gas were allowed to flow into each PET bottle 22 for 10 seconds. Afterwards an excellent killing effect of the bacterial spores of 99.99% could be measured.
  • a second carousel not shown in the drawing, to which the sterilized PET bottles 22 were then transferred, sprayed out with demineralized water and then filled in a known manner.
  • the air used in the method according to the invention is sterile air.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungen (22) mit einem flüssigen, Peressigsäure in einer Konzentration von 0,1 % bis 1,5 % enthaltenden Sterilisierungsmittel (9), welches die zu sterilisierenden Oberflächen (22) benetzt, die Bakteriensporen abtötet und danach entfernt wird. Um die Verpackungen (22) in kürzerer Zeit als 2 Minuten und möglichst bei geringer Erwärmung der Verpackungen, vorzugsweise um weniger als 10 °C, sterilisieren zu können, wird gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Sterilisierungsmittel (9) in einen Luftstrom hinein vernebelt (in 6) wird, der Nebel (18) durch Wärmezufuhr (in 12) auf eine Temperatur zwischen 25 °C und 80 °C erwärmt und mit dem Luftträger in der Gasphase (13, 19, 25) auf die zu sterilisierende, auf etwa 10 °C bis 30 °C befindliche Oberfläche (22) aufgeblasen wird, so daß kondensierfähige Bestandteile des Gases an diesen Oberflächen (22) kondensieren.

Description

Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsteilen mit einem flüssigen, Peressigsäure in einer Konzentration von 0,1% bis 1,5% enthaltenden Sterilisierungsmittel, welches die zu sterilisierenden Oberflächen benetzt, die Bakteriensporen abtötet und danach entfernt wird.
Es ist bekannt, Verpackungen zu sterilisieren und sterile Füllgüter einzufüllen, zum Beispiel flüssige Lebensmittel. Dieses Sterilisieren von Flaschen erfolgt mit einem Sterilisierungsmittel, genannt "P3-oxonia aktiv", welches von der Firma Henkel KG a.A. in Düsseldorf in den Handel gebracht wird. Wenn im folgenden von oxonia aktiv gesprochen wird, ist das vorgenannte Handelsprodukt der Firma Henkel gemeint. Es gibt eine 6%ige, verdünnte oxonia-Lösung, die auf einer Temperatur von etwa 50°C bei dem bekannten Steriiisierungsverfahren in die Flaschen eingefüllt und dort 2 - 3 Minuten wirken gelassen wird. Man nimmt an, daß während dieser Zeit die Bakteriensporen abgetötet werden. Bei diesem bekannten Verfahren werden 99,99% abgetötet. Danach werden die Flaschen entleert und mit Sterilwasser ausgespritzt, um das oxonia auszuspülen. Nun sind die nach dem bekannten Steriiisierungsverfahren behandelten Flaschen fertig, um in einer Füllmaschine mit dem Produkt gefüllt zu werden.
Mit Nachteil ist das bekannte Verfahren zu langwierig. Will man in einer Maschine die mit oxonia gefüllten Flaschen 3 Minuten lang gefüllt umlaufen lassen, sind große Maschinen notwendig, die entsprechend teuer sind. Durch eine Steigerung der Temperatur kann man die Wirkzeit nicht verkürzen, denn zum einen wird oxonia bei Temperaturen über 60°C instabil, und zum anderen werden die Verwendungsgebiete stark eingeschränkt. Die bekannten PET- Flaschen stellen einen großen Markt fürSterilisierungs- und Abfüllmaschinen dar. PET-Flaschen 2 verformen sich aber mit Nachteil bei einer Temperatur von über 65°C. Hinzu kommt, daß bei dem bekannten Verfahren und insbesondere bei noch höheren Temperaturen Chemikalien aus dem Sterilisierungsmittel in den Kunststoff der Verpackung migrieren, ohne daß diese Chemikalien durch das Spülen vollständig beseitigt werden könnten. Nach dem Abfüllen migrieren vielmehr diese Chemikalien zum Teil sogar in das Füllgut. Es gibt dann die befürchteten Lebensmitteiverfä'lschungen durch Rückstände. Um hier Genehmigungsverordnungen aufstellen zu können, hat man entsprechende Grenzwerte festgelegt, die pro Volumen Füllstoff nicht überschritten werden dürfen. Zum Beispiel dürfen bei einem anderen Steriiisierungsverfahren mit Wasserstoffperoxid in dem Füllgut letztlich nicht mehr als 0,5 mg pro Liter Wasserstoffperoxid nachgewiesen werden können.
Unter anderem weil oxonia einen unangenehmen Geruch verbreitet, hat man das bekannte Steriiisierungsverfahren mit oxonia bei niedriger Temperatur durchgeführt und ist auch auf das andere bekannte Steriiisierungsverfahren mit Wasserstoffperoxid übergegangen. Mit Nachteil wird dabei aber ein hochkonzentriertes Mittel, nämlich 35%iges Wasserstoffperoxid benötigt, welches außerdem in eine auf etwa 160°C erwärmte Luft vernebelt wird. Für geeignete Verfahrensbedingungen hat man die zu sterilisierenden Flaschen auf etwa 80°C aufgeheizt und die entsprechend stärker aufgeheizten Gase an den Behälterflächen zur Kondensation gebracht, so daß die zu sterilisierenden Wände wiederum mit Flüssigkeit beaufschlagt sind, um dadurch die Abtötung der Bakteriensporen zu erreichen. Nachfolgend mußte unter weiterem großen Energieaufwand das Peroxid durch Heißlufttrockung in mehreren Stationen verdampft werden, bis in den letzten Trockenstationen das verdampfte Peroxid aus dem sterilisierten Behälter entfernt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Steriiisierungsverfahren mit den eingangs erwähnten Merkmalen zu schaffen, mit welchem die Verpackungsteile in kürzerer Zeit als 2 Minuten und möglichst bei geringer Erwärmung der Verpackungsteile, vorzugsweise um weniger als 10°C, sterilisiert werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Erfindung dadurch, daß das Sterilisierungsmittel in einen Luftstrom hinein vernebelt wird, der Nebel durch Wärmezufuhr auf eine Temperatur zwischen 25°C und 80°C erwärmt und mit dem Luftträger in der Gasphase auf die zu sterilisierende, auf etwa 10°C bis 30°C befindliche Oberfläche aufgeblasen wird, so daß die kondensierf ähigen Bestandteile des Gases an diesen Oberflächen kondensieren. Das Sterilisierungsmittel, welches Peressigsä'ure in einer Konzentration von 0,1% bis 1,5% enthält, ist flüssig und wird vorzugsweise mit Hilfe einer Einstoffdüse in einen Luftstrom hineingespr üht, so daß sich das flüssige Sterilisierungsmittel zu einem Nebel verteilt, weshalb hier von "Vernebeln" gesprochen 3 wird. Der Luftstrom trägt nun den Nebel, d.h. die fein in Tröpfchen verteilte Flüssigkeit des Steriiisierungsmittels, so daß ein Gemisch aus Luft und Sterilisierungsmittel transportiert wird. Der in diesem Strom befindliche Nebel wird durch Wärmezufuhr, vorzugsweise in einem Wärmetauscher, auf die erwähnte Temperatur zwischen 25°C und 80°C erwärmt, so daß der Nebel verdampft. Der gesamte Strom, d.h. das beschriebene Gemisch, befindet sich nun in der Gasphase. Dieser Strom des Nebels mit dem Luftträger wird dann auf die zu sterilisierende Oberfläche des Verpackungsteils aufgeblasen. Die Temperatur des strömenden Gasgemisches ist so gewählt, daß die kondensierfähigen Bestandteile des auf das Verpackungsteil aufgeblasenen Gases kondensieren, denn diese zu sterilisierenden Oberflächen befinden sich auf einer Temperatur von nur 10°C bis 30°C.
Mit überraschendem Vorteil können die unterschiedlichsten Verpackungsteile, zum Beispiel Hohlkörper und deren Deckel, in wesentlich kürzerer Zeit als 2 Minuten sterilisiert werden; und dies trotz der geringen Temperatur der zu sterilisierenden Oberfl ächen, die im Bereich zwischen 10°C und 30°C liegt. Dadurch lassen sich erhebliche Energiemengen einsparen, es läßt sich Platz sparen, kleinere Maschineneinheiten können eingesetzt werden, und es werden weniger Chemikalien verbraucht.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn erfindungsgem ß die Peressigsäure in dem Sterilisierungsmittel in einer Konzentration von 0,2% bis 0,3% vorliegt. Durch die geringe Konzentration der in dem Sterilisierungsmittel enthaltenen Chemikalien wird eine etwa vorhandene Migration in Kunststoffoberflä'chen erheblich verlangsamt, so daß eine Lebensmittelverf älschung durch Rückstände bei nach dem erfindungsgem äßen Verfahren sterilisierten Verpackungen nicht zu befürchten ist. Gleichwohl bekommt man bei den hier angegebenen verhältnismäßig niedrigen Temperaturen eine Abtötung von Bakteriensporen von 99,99%.
Bei weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Sterilisierungsmittel in einer Menge von 10 - 100 Liter pro Stunde, vorzugsweise einer Menge von 55 Liter pro Stunde, dem Luftstrom zugeführt wird. Somit werden bei der geringen Konzentration des verwendeten Steriiisierungsmittels über die kurze Zeit der Einwirkung nur geringe Mengen an Chemikalien zum Einsatz gebracht, und dennoch wird ein Abtötungseffekt von 99,99% erreicht. Die vorgenannte Menge an Sterilisierungsmittel erlaubt es, bei den angegebenen Temperaturen, zum Beispiel aus dem Bereich von 25°C bis 80°C, quasi eine Sättigung des Luftstromes zu erhalten mit der Folge, daß beim Auftreffen des Gasgemisches auf die zu sterilisierenden Oberflächen sogleich an diesen eine Kondensation erfolgt, die zur Benetzung der Oberflächen mit dem flüssigen Sterilisierungsmittel führt und damit die Abtötung gewährleistet. 4
Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn als Sterilisierungsmittel P3-oxonia aktiv in einer Konzentration von 3% bis 10%, vorzugsweise von 6%, verwendet wird. Die Verdünnung erreicht man durch Zumischen von demineralisiertem Wasser zu dem Handelsprodukt oxonia aktiv. Durch die geringe Konzentration braucht man von dem Sterilisierungsmittel nur geringere Mengen als man erwartet hätte. Damit ist der weitere Vorteil verbunden, daß die Begleiterscheinungen des Sterilisierungsverfahrens günstiger werden, weil zum Beispiel weniger übelriechende Mittel eingesetzt werden müssen. Durch die geringe Konzentration des oxonia aktiv braucht man für das Trocknen weniger Zeit und/oder nicht so große Wärme- oder Luftmengen, als man bei bekannten Verfahren erwarten würde. Als weiteren Vorteil kann man ansehen, daß das Sterilisierungsmittel bei dem erfindungsgem äßen Verfahren überhaupt nicht besonders getrocknet werden muß. Es wird nur eine Spülung vorgesehen, um die Chemikalien zu entfernen.
Das Verfahren läßt sich besonders günstig dann durchführen, wenn gemäß der Erfindung die Luft kontinuierlich strömt. Für das Aufbringen des Steriiisierungsmittels auf die zu sterilisierenden Oberflächen wird Luft als Träger verwendet. Diese kann nach Durchlaufen durch einen Sterilfilter einfach und kostengünstig in einen kontinuierlichen Strom gebracht werden, der dann beim Einsetzen des Verfahrens mit dem flüssigen Sterilisierungsmittel versetzt wird.
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn gemäß der Erfindung der Luftstrom einen Durchsatz von 100 bis 600 m3 pro Stunde hat, vorzugsweise von 350 bis 450 m3 pro Stunde und ganz besonders bevorzugt einen Durchsatz von etwa 360 m3 pro Stunde hat.
Führt man in einen derart bemessenen Luftstrom die vorstehend genannten Mengen an Sterilisierungsmittel von zum Beispiel 10 bis 100 Liter pro Stunde ein, dann erreicht man an der zu sterilisierenden Oberfläche ein an dem flüssigen Sterilisierungsmittel gesättigtes Trägergas. Diese Sättigung bewirkt eine sofortige Kondensation der kondensierfähigen Bestandteile des Gasgemisches, wenn dieses auf die verhältnismäßig kalten Oberflächen des Verpackungsteiles auftreffen.
Diese Bedingungen kann man auch erhalten und lassen sich besonders günstig einstellen, wenn nach einer weiteren Maßnahme der Erfindung die Temperatur des anfänglich auf Raumtemperatur befindlichen, den Nebel tragenden Luftstromes nach seiner Erwärmung im Bereich zwischen 50°C und 70°C liegt. Man erkennt die energiesparende Beschickung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgem äßen Sterilisierungsverfahrens, wenn man beachtet, daß der Luftstrom anfänglich Raumtemperatur hat. Die von ihm getragenen Nebel werden in dem genannten Temperaturbereich zur Verdampfung gebracht, so daß sich dann die 5
Gasphase in dem Gasgemisch, d.h. in der Strömung ergibt. Das zu sterilisierende Verpackungsteil hingegen kann bei günstiger Anwendung des erfindungsgem äßen Verfahrens um nur zum Beispiel 2°C von seiner ursprünglichen Temperatur, zum Beispiel Raumtemperatur, erwärmt sein.
Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der den Nebel tragende Luftstrom innerhalb einer Zeitspanne von 5 Sekunden bis 20 Sekunden, vorzugsweise etwa 10 Sekunden lang, auf die zu sterilisierende Oberfläche aufgeblasen. Dieser Luftstrom, der das oben beschriebene Gasgemisch ist, in welchem sich nach der Verdampfung des Nebels das flüssige Sterilisierungsmittel befindet, wirkt also nicht 2 bis 3 Minuten lang, sondern nur bis zu 20 Sekunden auf die zu sterilisierende Oberfläche des Verpackungsteils ein. Durch diese geringe Taktzeit in Verbindung mit der geringeren Konzentration des Steriiisierungsmittels und auch der geringeren Anwendungstemperatur hat man mit großem Vorteil nur sehr geringe Restmengen an Sterilisierungsmittel letztlich im Füllgut. Die hier gemessenen Werte aus Versuchen lagen weit unter den vorgeschriebenen Grenzwerten der einschlägigen Verordnungen.
Will man bei genauen Versuchen präzise den Anfang und das Ende der gemessenen Zeitspanne des Einwirkens des Steriiisierungsmittels messen, so beginnt man mit dem Aufströmen des Gasgemisches auf die zu sterilisierende Oberfläche und endet in demjenigen Augenblick, in welchem die Zufuhr des gerade aufgeblasenen Gases auf die zu sterilisierende Oberfläche unterbrochen wird.
Bevorzugt ist es, wenn erfindungsgemä'ß das Verpackungsteil ein Hohlkörper ist, in dessen Inneres der den Nebel tragende Luftstrom entgegen der Schwerkraft eingeblasen wird. Der Strom mit dem Gasgemisch Luft/verdampftes Sterilisierungsmittel wird mit einer vertikalen Komponente von unten nach oben durch die Öffnung eines Hohlkörpers eingeblasen. Das Sterilisierungsmittel stellt die kondensierfähigen Bestandteile dar, kondensiert sofort nach Aufprall auf die innere Oberfläche des Hohlkörpers und bildet einen diese zu sterilisierende Oberfläche benetzenden Flüssigkeitsfilm. Diese Flüssigkeit benetzt die Oberfläche, und der Überfluß tropft nach unten aus der Einführöffnung in Richtung der Schwerkraft heraus. In den 5 bis 20 Sekunden Einwirkzeit oder Verweilzeit des Verpackungsteiles in dem Sterilisierungs- raum sammelt sich keine größere Flüssigkeitsmenge an, so daß eine kurze Spülzeit mit demineralisiertem Wasser zum Entfernen etwaiger Chemikalien ausreicht.
Auch im Halsbereich einer Hohlkörper-Verpackung (Flasche oder dergleichen) erfolgt die Kondensation, Benetzung und damit Sterilisierung. Mit einer gewissen, wenn auch herabgesetzten Intensität werden sogar auf der Außenseite und der Rückseite (Boden außen) des 6
Hohlkörpers Sterilisierungseffekte festgestellt.
Nach einer weiteren Überlegung der Erfindung kann man die Sterilisationskammer in einer Maschine zur Durchführung des erfindungsgema ßen Verfahrens mit kalter Sterilluft, zum Beispiel Sterilluft bei Zimmertemperatur, vorzugsweise bei 10°C, beaufschlagen. Dann bekommt man eine Kühlung des zu sterilisierenden Verpackungsteils und damit eine gute Kondensation im Taupunkt. Man wird durch das Einleiten kalter Sterilluft von der Umgebungstemperatur unabhängig. Selbst wenn im Sommer oder in einem warmen Land die zu sterilisierenden Packungen Temperaturen von bis zu 30°C anfänglich haben, senkt sich deren Temperatur durch dieses erwähnte Beaufschlagen mit kalter Sterilluft. Der Kondensationseffekt kann sich durch diesen geringen Mehraufwand erheblich vergrößern.
Die eingangs beschriebenen bekannten Verfahren mit der Flüssigkeit oxonia aktiv einerseits und mit dem hochkonzentrierten Wasserstoffperoxid andererseits kann man bei Beachtung der vorstehend erläuterten erfindungsgema ßen Lehre einfacher gestalten. Man braucht nur noch einen Bruchteil der Menge Sterilisierungsmittel im Vergleich zu den großen Füllmengen der bekannten Verfahren, bei denen Verpackungsteile, zum Beispiel Kunststoffflaschen (PET- Flaschen), mit dem flüssigen Sterilisierungsmittel vollständig gefüllt wurden. Bei diesem Versuch wurde ein Luftstrom mit einer Temperatur von 45°C bis 150°C (vorzugsweise 50°C bis 70°C) als Träger für oxonia aktiv verwendet. Die oxonia-Lösung wird mit einer Düse in den Luftstrom hinein vernebelt. Das Gemisch Flüssigkeit/Luft wird dann auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher die Luft nahezu gesättigt ist. Die das oxonia aktiv enthaltende Luft wird zu der zu sterilisierenden Verpackung transportiert, wobei der Sterilisierungsraum in der bei diesem Versuch betrachteten Füllmaschine auf einer Temperatur unter dem Taupunkt gehalten wurde. Hier hat man den Gedanken angewendet, die Sterilisationskammer mit kalter Sterilluft zu beaufschlagen, um immer eine gute Kondensation im Taupunkt zu bekommen. Die Verpackungen mit einer Temperatur unter dem Taupunkt (vorzugsweise Umgebungstemperatur) wurden in die Sterilisationskammer geführt, wobei die Öffnung der Packung unten angeordnet war. Die die Flüssigkeit oxonia enthaltende Luft wurde über dünne Einblasröhrchen in die Hohlkörper der Verpackungen eingeblasen. Das oxonia aktiv kondensierte an den kalten Verpackungsoberfl ächen sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite. Dies erfolgte in einer Behandlungszeit, wobei die Behandlung mit der bei der Filmkondensation vergleichbar ist. Die oxonia-Konzentration in dem Kondensationsfilm ist etwa dieselbe wie bei der Lösung, die zum Vernebeln in die Luft hinein verwendet wurde. Als man den ersten dieser Versuche durchführte, erwartete man Kontaktzeiten von einigen Minuten, um die erforderliche Abtötung der Bakteriensporen zu erreichen. 7
Überraschenderweise erreichte man aber die Abtötung der Sporen, d.h. die Sterilisation der Verpackungen, in nur wenigen Sekunden.
Durch die geringe Konzentration des Steriiisierungsmittels ergibt sich weiterhin der Vorteil fehlender Korrosion an den gefährdeten Stellen der Sterilisierungs- und Füllmaschine. Abgesehen von dem schon erwähnten geringeren Energieverbrauch hat sich ferner als günstig erwiesen, daß die eingesetzten niedrigen Temperaturen für die zu sterilisierenden Oberflächen, d.h. Temperaturen der Verpackungsteile von unter 65°, daß auch PET-Flaschen mit dem neuen Verfahren gemäß der Erfindung überraschend gut sterilisiert werden können. Der andere Nebeneffekt der niedrigen Temperaturen ist die geringe Aufnahmef higkeit der Oberfläche einer PET-Flasche, Peroxid und Peressigsä'ure durch Migration aufzunehmen. Auch Deckel und jede Art von Verschlußteilen für Verpackungen in Form von Hohlkörpern können durch das erfindungsgem ße Verfahren bestens sterilisiert werden. Die kritischen Oberflächen eines Verschlusses werden vorzugsweise direkt von dem Gasgemisch beaufschlagt, und die daneben und dahinter liegenden Oberflächen solcher Teile und Verschlüsse erfahren aber gleichwohl eine Beaufschlagung von Sterilisierungsmittel und damit eine Sterilisierung in kurzer Zeit und bei geringer Temperatur.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmö'glichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der einzigen anliegenden Zeichnung.
Diese Zeichnung zeigt in stark schematischer Darstellung eine Anlage zum Sterilisieren von PET-Flaschen, deren Öffnung (Flaschenhals) unten und deren Boden oben derart angeordnet wird, daß das Gasgemisch von unten nach oben in das Innere der Flasche eingeblasen werden kann.
In einem Kompressor 1 wird Luft bei Raumtemperatur, nachdem diese über das Ventil 2 zugeführt worden ist, auf einen Druck von etwa 0,4 bar gebracht und nach Durchlauf durch einen Sterilluftfilter 3 in das Hauptrohr 4 gedrückt. Dieses weist einen Krümmer 5 auf, an dessen Außenseite eine Vernebelungsdu se 6 angebracht ist.
Die Düse 6 ist über eine Zuführleitung 7 mit einem stationär befestigten Drucktank 8 verbunden. In diesem Tank 8 befindet sich ein flüssiges Sterilisierungsmittel 9 unter einem Druck von 3 bar. Über das Ventil 10 kann gegebenenfalls neues Sterilisierungsmittel 9 in den Tank 8 eingeführt werden. 8
Das Hauptrohr 4 für die Führung des Luftstromes verläuft unter dem erwähnten oberen Krümmer 5 in dem Rohrabschnitt 11 vertikal nach unten und durch einen Wärmetauscher 12, um danach über die Gasleitung 13 dem Verteilerraum 14 einer allgemein mit 15 bezeichneten Füllmaschine zugeführt zu werden.
Der Wärmetauscher 12 ist ebenfalls ortsfest angebracht und bei dieser Ausführungsform mit Wasserdampf über das Ventil 16 beheizt. Das Heizmittel wird über die Kondensatfalle 17 entleert.
Unter der Vemebelungsdü'se 6 sind die in ' den unsichtbaren Luftstrom eingenebelten Flüssigkeitstrό'pfchen in Form des Nebels 18 angedeutet. Diese Tröpfchen sind im Bereich des Wärmetauschers 12 in Strömungsrichtung der Luft nach unten kleiner und weniger gezeigt. Mit anderen Worten wird im Wärmetauscher 12 der von dem Luftstrom mitgeführte Nebel 18 verdampft. In der Gasleitung 13 wird in Richtung des Pfeiles 19 also ein fast reines Gasgemisch transportiert.
Um die strichpunktiert gezeigte Achse 20 der Füllmaschine 15 rotiert ein hier stark schematisiert dargestellter Drehteller 21 , an dem hier nur zwei Stationen, welche je eine Verpackung 22 tragen, gezeigt sind. Die Verpackung 22 ist eine PET-Flasche, deren Öffnung 23 unten durch die Öffnung des Drehtisches 21 gesteckt ist. Durch diese Öffnung 23 wird von unten das Einführröhrchen 24 in das Innere der PET-Flasche 22 geführt und endet dort etwa am oberen Ende des unteren Drittels. Die Pfeile 25 veranschaulichen das in das Innere der PET-Flasche 22 aus dem Einführröhrchen 24 austretende Gasgemisch. Die gestrichelte Linie 26 längs der inneren Oberfläche der PET-Flasche stellt den Flüssigkeitsfilm des aus der Gasphase kondensierten flüssigen Steriiisierungsmittels dar. Es kann in nicht gezeigter Weise an dem Einführröhrchen 24 außen vorbei durch die Öffnung 23 nach unten tropfen und dort durch nicht gezeigte Mittel aufgefangen werden.
Bei dem in der Zeichnung gezeigten System und Ausführungsbeispiel wird eine 6%ige Lösung P3-oxonia aktiv unter 3 bar in dem Drucktank 8 gehalten bzw. durch die Vernebelungsd üse 6 in den Luftstrom eines Durchsatzes von 360 m3 pro Stunde mit einer Menge von 55 Liter pro Stunde eingesprüht. Dadurch ergibt sich der Nebel 18 im Rohr 11. Durch die Verdampfung des Nebels 18 in dem durch Wasserdampf geheizten Wärmetauscher 12 beträgt die Temperatur des strömenden Gasgemisches in der Gasleitung 13 70°C.
Über die Einführröhrchen 24 wird dieses Gas auf die innere Oberfläche der PET-Flasche 22, welche sich etwa auf Raumtemperatur befindet, gemäß den Pfeilen 25 aufgeblasen, kondensiert 9 dort und bildet den Kondensatfilm 26. Bei diesen kondensierbaren Anteilen des Gases handelt es sich vorwiegend um Wasser, Peroxid und Peressigs ure. Man ließ bei diesem Versuch etwa 25 Liter Gas in jede PET-Flasche 22 10 Sekunden lang einströmen. Danach konnte ein hervorragender Abtötungseffekt der Bakteriensporen von 99,99% gemessen werden. In einem zweiten, in der Zeichnung nicht dargestellten Karussell, auf welches die sterilisierten PET- Flaschen 22 dann übergeben wurden, erfolgte ein Ausspritzen mit demineralisiertem Wasser und danach das Abfüllen in bekannter Weise. Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eingesetzte Luft ist Sterilluft.
10
Bezuαszeichenliste
1 Kompressor 2 Ventil
3 Sterilluftfilter
4 hauptrohr 5 Krümmer
6 Vemebelungsdü'se 7 Zuführleitung 8 Drucktank
9 Sterilisierungsmittel 10 Ventil
11 Rohrabschnitt
12 Wärmetauscher
13 Gasleitung 14 Verteilerraum
15 Füllmaschine
16 Ventil
17 Kondensatfalle
18 Vernebelung 19 Pfeil (Transportrichtung des Gasgemisches) 20 Achse der Füllmaschine
21 Drehteller/Drehtisch
22 Verpackung 23 öfffnung
24 Einführröhrchen
25 Pfeil
Figure imgf000012_0001
26 Kondensatfilm

Claims

11P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Sterilisieren von Verpackungsteilen (22) mit einem flüssigen, Peressigsäure in einer Konzentration von 0,1% bis 1 ,5% enthaltenden Sterilisierungsmittel (9), welches die zu sterilisierenden Oberflächen (22) benetzt, die Bakteriensporen abtötet und danach entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisierungsmittel (9) in einen Luftstrom hinein vernebelt (in 6) wird, der Nebel (18) durch Wärmezufuhr (in 12) auf eine Temperatur zwischen 25°C und 80°C erwärmt und mit dem Luftträger in der Gasphase (13, 19, 25) auf die zu sterilisierende, auf etwa 10°C bis 30°C befindliche Oberfläche (22) aufgeblasen wird, so daß die kondensierfähigen Bestandteile des Gases an diesen Oberflächen (22) kondensieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Peressigsäure in dem Sterilisierungsmittel (9) in einer Konzentration von 0,2% bis 0,3% vorliegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sterilisierungsmittel (9) in einer Menge von 10 bis 100 l/h, vorzugsweise 55 l/h, dem Luftstrom zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sterilisierungsmittel (9) P3-oxonia aktiv in einer Konzentration von 3% bis 10%, vorzugsweise von 6%, verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft kontinuierlich strömt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom einen Durchsatz von 100 bis 600 m3/h, vorzugsweise von 350 bis 450 mVh und ganz besonders bevorzugt etwa 360 m3/h hat.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des anfänglich auf Raumtemperatur befindlichen, den Nebel (18) tragenden Luftstromes nach seiner Erwärmung im Bereich zwischen 50°C und 70°C liegt. 12
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Nebel (18) tragende Luftstrom innerhalb einer Zeitspanne von 5 Sekunden bis 20 Sekunden, vorzugsweise etwa 10 Sekunden lang, auf die zu sterilisierende Oberfläche (22) aufgeblasen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verpackungsteil ein Hohlkörper (22) ist, in dessen Inneres der den Nebel (18) tragende Luftstrom (25) entgegen der Schwerkraft eingeblasen wird.
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